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CN110863477B - 长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法 - Google Patents

长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法 Download PDF

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CN110863477B CN201911016486.7A CN201911016486A CN110863477B CN 110863477 B CN110863477 B CN 110863477B CN 201911016486 A CN201911016486 A CN 201911016486A CN 110863477 B CN110863477 B CN 110863477B
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Abstract

本发明长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，包括如下步骤：(A)测斜管的处理；(B)测斜管的下放；(C)光纤陀螺测斜仪的连接；(D)光纤陀螺测斜仪的下放与拉出；(E)光纤陀螺测斜仪的测斜方法；(F)光纤陀螺测斜仪数据的处理。本发明根据水平冻结孔的特点，在克服冻结管连接内接箍影响的基础上，针对冻结孔精准性的要求，提出了精准测斜的方法。同时，采用多次测量取平均值的方法，将误差进行缩小，并与灯光测斜进行比对验证了测斜精度的可靠性。长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法克服了长距离水平冻结孔中不能使用光纤陀螺的测斜困难，使测斜精度控制在5‰以内，满足了长距离水平冻结孔现场对精度的要求。

Description

长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法
技术领域
本发明涉及冻结施工技术领域。具体地说是长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法。
背景技术
软土中的地铁隧道一般都采用盾构法施工。但是，对于一些隧道关键节点，如地铁隧道联络通道、地铁站换乘交叉穿越段等，由于其形状复杂，不适合用盾构法施工，只能用矿山法施工。也有些新建地铁隧道穿越既有运营地铁车站底板下方，受原车站及其附属结构下方地下连续墙、原车站底板抗浮桩等障碍物的影响，盾构无法直接穿越通过，只能用矿山法清障后盾构才能通过。由于城市复杂的环境和水文地质条件，采用矿山法开挖前，必须预先进行地基加固。人工地层冻结法（简称冻结法）以其封水性好、加固土体强度高、适应性强、安全性好等优势在富水地层中得到较多的应用。
随着近年来地铁发展呈现网络化，立体交叉穿越越来越多。区别于过去市政冻结法广泛应用的联络通道及盾构进出洞冻结工程，冻结的长度已不仅仅是局限于20m以内。上海国权路水平冻结穿障工程，冻结管长度达到42m，采用传统的测斜方法难以满足冻结孔测斜的需要。受限于传统的测斜方法，冻结孔又有高精度的要求，因穿越多重障碍物，冻结钻孔极易出现偏斜大的风险，因此亟需寻求一种合理的方式来解决长距离水平冻结孔精准测斜的难题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于解决长距离水平冻结孔的测斜难题，提供一种长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法。
为解决上述技术难题，本发明提供如下技术方案：
长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，包括如下步骤：
（A）测斜管的处理：首先将盘旋的测斜管做拉伸处理，测斜管端头采用热熔的方式做30°锥头形处理；
（B）测斜管的下放：保持测斜管匀速下放到水平冻结孔内；
（C）光纤陀螺测斜仪的连接：在光纤陀螺测斜仪的后端部采用焊接的方式焊接连接构件，采用横截面直径25mm的塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪的陀螺连接构件进行铰接连接；
（D）光纤陀螺测斜仪的下放与拉出：首先将光纤陀螺测斜仪轻放于测斜管内，然后慢慢将光纤陀螺测斜仪匀速输送进入测斜管内或拉出测斜管；
（E）光纤陀螺测斜仪的测斜方法：光纤陀螺测斜仪输送到孔底过程中每隔3-5m采点一个，每个点测量3次；将光纤陀螺测斜仪拉出过程中采用同样的采点方法，采点位置相同；
（F）光纤陀螺测斜仪数据的处理：对每个点取得的数据首先剔除奇异点，然后做平均值处理。
上述长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，步骤（A）中的测斜管为PE材质，尺寸为φ73*5mm。
上述长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，在步骤（B）中：测斜管的下放速度为0.2m/s。
上述长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，在步骤（C）中：铰接连接采用螺丝作为连接轴承，螺丝的长度应为2～3cm，应保持塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪之间可以螺丝为轴自由转动。
上述长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，在步骤（D）中：塑料穿墙线匀速输送或拉出的速度为0.1m/s。
上述长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，在步骤（E）中：测点中包括测斜管的初始端部点与测斜管底部点。
上述长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，在步骤（F）中：奇异点的个数如果超过测量点的一半时，应重新进行下管测量。
上述长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，每次测量取点时，穿墙线应保持松弛状态；固定点取点时，应等待陀螺静止1～2s后再取点测量。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
本发明根据长距离冻结孔精准测斜的需要（长距离水平冻结孔是指冻结孔长度超过20m），根据长距离水平冻结孔存在内接箍的特点，采用下放测斜管的方式克服了内接箍的影响。进一步地，通过选择合理的光纤陀螺测斜仪下放材料，改进光纤陀螺测斜仪的连接节点，使用塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪铰接连接，克服了输送与拉出光纤陀螺测斜仪过程中对光纤陀螺测斜仪运动状态的约束。进一步地，根据光纤陀螺测斜仪的原理及特点，通过改进取点方式、下放速度及拉出速度，使测斜数据结果可靠，首次实现在长距离水平冻结孔中精准测斜的成套方法。该方法在上海18号线国权路水平清障工程中进行试验，并通过与传统的测斜方法进行相互印证，进一步证明了测斜方式方法的可靠性；克服了长距离水平冻结孔中不能使用光纤陀螺的测斜困难，使测斜精度控制在5‰以内，满足了长距离水平冻结孔现场对精度的要求。
附图说明
图1为光纤陀螺测斜仪在冻结管中的状态示意图。
图2为光纤陀螺测斜仪测斜断面示意图。
图中：1-穿墙线；2-内接箍；3-铰接点；4-光纤陀螺测斜仪；5-测斜管；6-冻结管。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法在上海18号线国权路水平清障工程中进行试验，冻结管为φ108*10无缝钢管，相邻两个冻结管之间相距0.5mm进行无缝焊接；内接箍的内径为79mm；光纤陀螺测斜仪外径为40mm；具体包括如下步骤：
（A）测斜管的处理：首先将盘旋的测斜管做拉伸处理，测斜管端头采用热熔的方式做30°锥头形处理，使得测斜管端头呈锥形封闭，避免内接箍影响测斜管的下放，实践中可以很顺利地下放测斜管及避免冻结管内杂物进入到测斜管内，消除测斜管内进入杂物影响光纤陀螺测斜仪在测斜管内下放、拉出以及光纤陀螺测斜仪的测量精度；本实施例所用测斜管为PE材质，尺寸为φ73*5mm。
（B）测斜管的下放：保持测斜管匀速下放到水平冻结孔内；测斜管的下放速度为0.2m/s。
（C）光纤陀螺测斜仪的连接：改变传统固定连接的连接方式，在光纤陀螺测斜仪的后端部采用焊接的方式焊接连接构件，采用横截面直径25mm的塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪的陀螺连接构件进行铰接连接；铰接连接采用螺丝作为连接轴承，螺丝的长度为3cm，保持塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪之间能够螺丝为轴自由转动。
（D）光纤陀螺测斜仪的下放与拉出：首先将光纤陀螺测斜仪的轻放于测斜管内，然后慢慢将光纤陀螺测斜仪匀速输送进入测斜管内或拉出测斜管；塑料穿墙线匀速输送或拉出的速度为0.1m/s。
（E）光纤陀螺测斜仪的测斜方法：光纤陀螺测斜仪输送到孔底过程中每隔3-5m采点一个，每个点测量3次；将光纤陀螺测斜仪拉出过程中采用同样的采点方法，采点位置相同；测点中包括测斜管的初始端部点与测斜管底部点。每次测量取点时，穿墙线应保持松弛状态；固定点取点时，应等待陀螺静止1～2s后再取点测量。
（F）光纤陀螺测斜仪数据的处理：对每个点取得的数据首先剔除奇异点，然后做平均值处理。奇异点的个数如果超过测量点的一半时，应重新进行下管测量。
本发明根据长距离水平冻结孔精准测斜的需要（长距离水平冻结孔是指冻结孔长度超过20m），根据长距离水平冻结孔存在内接箍的特点，采用下放测斜管的方式克服了内接箍的影响。进一步地，通过选择合理的光纤陀螺测斜仪下放材料（塑料穿墙线），改进光纤陀螺测斜仪的连接节点，使用塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪铰接连接，克服了输送与拉出光纤陀螺测斜仪过程中对光纤陀螺测斜仪运动状态的约束。进一步地，根据光纤陀螺测斜仪的原理及特点，通过改进取点方式、下放速度及拉出速度，使测斜数据结果可靠，首次实现在长距离冻结孔中精准测斜的成套方法。该方法在上海18号线国权路水平清障工程中进行试验，并通过与传统的测斜方法进行相互印证，进一步证明了测斜方式方法的可靠性；克服了长距离水平冻结孔中不能使用光纤陀螺的测斜困难，使测斜精度控制在5‰以内，满足了长距离水平冻结孔现场对精度的要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (8)

1.长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，包括如下步骤：
（A）测斜管的处理：首先将盘旋的测斜管做拉伸处理，测斜管端头采用热熔的方式做30°锥头形处理；
（B）测斜管的下放：保持测斜管匀速下放到水平冻结孔内；
（C）光纤陀螺测斜仪的连接：在光纤陀螺测斜仪的后端部采用焊接的方式焊接连接构件，采用横截面直径25mm的塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪的陀螺连接构件进行铰接连接；
（D）光纤陀螺测斜仪的下放与拉出：首先将光纤陀螺测斜仪轻放于测斜管内，然后慢慢将光纤陀螺测斜仪匀速输送进入测斜管内或拉出测斜管；
（E）光纤陀螺测斜仪的测斜方法：光纤陀螺测斜仪输送到孔底过程中每隔3-5m采点一个，每个点测量3次；将光纤陀螺测斜仪拉出过程中采用同样的采点方法，采点位置相同；
（F）光纤陀螺测斜仪数据的处理：对每个点取得的数据首先剔除奇异点，然后做平均值处理。
2.根据权利要求1所述的长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，步骤（A）中的测斜管为PE材质，尺寸为φ73*5mm。
3.根据权利要求1所述的长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，在步骤（B）中：测斜管的下放速度为0.2m/s。
4.根据权利要求1所述的长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，在步骤（C）中：铰接连接采用螺丝作为连接轴承，螺丝的长度应为2～3cm，应保持塑料穿墙线与光纤陀螺测斜仪之间可以螺丝为轴自由转动。
5.根据权利要求1所述的长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，在步骤（D）中：塑料穿墙线匀速输送或拉出的速度为0.1m/s。
6.根据权利要求1所述的长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，在步骤（E）中：测点中包括测斜管的初始端部点与测斜管底部点。
7.根据权利要求1所述的长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，在步骤（F）中：奇异点的个数如果超过测量点的一半时，应重新进行下管测量。
8.根据权利要求1所述的长距离水平冻结孔光纤陀螺测斜方法，其特征在于，每次测量取点时，穿墙线应保持松弛状态；固定点取点时，应等待陀螺静止1～2s后再取点测量。
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